初中物理综合题

九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。

（1）某型号洗衣机的洗涤功率为 $250W$，完成一次洗涤的时间为 $30\mathit{min}$，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？

（2）若自来水的温度为 $15℃$，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至 $45℃$？[ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。

小明在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图所示。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做多少功？

（2）展台台面承受的压强不能超过 $40kPa$，如果把展品放到水平台面上，展品与台面的接触面积是 $40c{m}^2$，台面会不会被压坏？请通过计算说明。

（3）展品展示时，要求台面水平。请你简述一种检验台面是否水平的操作方法。

小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为 $220V$，水箱最多装水 $0.2\mathit{kg}$，加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝 $R_1=60\Omega$， $R_2=40\Omega$。

（1）熔断器在电路中起到 　 　作用。

（2）若将水箱中 $0.2\mathit{kg}$的水从 $20℃$加热到 $100℃$，水吸收多少热量？[水的比热容 $c＝4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？

（4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断器允许通过的最大电流为 $8A$，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。

世界最长跨海大桥——港珠澳大桥，横跨伶仃洋，将香港、澳门和珠海三地连为一体，被誉为现代世界新七大奇迹之一，如图甲所示。港珠澳大桥由桥、人工岛、海底隧道三部分组成。其中6.7公里的海底隧道距离海面40多米，由33节沉管对接而成。港珠澳大桥施工海域恰好穿过中华白海豚自然保护区，这种珍稀动物是香港回归祖国的吉祥物。开工前工程师们立下了誓言，大桥通车白海豚不搬家。监测结果表明至大桥竣工，依然有近两千头中华白海豚欢快地栖息在港珠澳大桥周边海域。

请回答下列问题：

（1）如图乙所示，以人工岛为参照物，正在海中游动的白海豚是 　 　（选填“运动”或“静止”）的。

（2）港珠澳大桥全长 $55\mathit{km}$，设计通行时速 $100\mathit{km}/h$。若一辆具备通行车牌的汽车按大桥设计时速行驶，至少需要多长时间才能通过大桥？

（3）铺设海底隧道的沉管，每节质量约为 $7.4\times {10}^7\mathit{kg}$，则每节沉管所受重力为多少 $N$？（取 $g=10N/\mathit{kg}$）

（4）两端密封后的沉管，每节最大排水量约8万吨，由于其整体密度稍小于海水密度，所以沉管浮在海面，需用拖轮浮运至既定位置再沉放安装。若你是大桥的工程师，你如何将沉管沉放到海底安装，请运用所学浮力知识进行说明。

《天工开物》中记录了古代劳动者煮海水制盐的方法，如图甲所示。用于制盐的海水密度有严格要求，在《西溪丛语》中谈到了用莲子选定海水的方法：采用多粒莲子投入盛有海水的容器中，若所有莲子均浮，则海水含盐重；若所有莲子均沉，则这样的海水就毫无制盐价值。

后来《熬波图咏》中谈到，将莲子分别浸入不同密度等级的海水中（一等海水密度最大，二、三、四等依次次之），充分浸泡后制备成不同测定标准的“浮子”。将“浮子”放入盛有待测海水的竹管内，如图乙所示，根据浮起的“浮子”数即可判断待测海水的密度范围。

请回答下列问题：

（1）煮海水制盐过程中，水发生的物态变化是 　 　；

（2）若一粒浸泡后的莲子质量是 $3\times {10}^{﹣3}\mathit{kg}$，其受到的重力是多少？（ $g$取 $10N/\mathit{kg}$）

（3）《西溪丛语》谈到：无制盐价值的海水，莲子放入后会全部沉入水底。莲子沉入水底的原因是什么？

（4）将四粒不同测定标准的“浮子”放入盛有待测海水的竹管内。请根据图乙中“浮子”静止时的情况判断：2号“浮子”制备时是浸泡在哪一等级的海水中？写出你判断的理由。（设各“浮子”的体积均相同，其密度与对应等级的海水密度相等）

如图为某自动冲水装置的示意图，水箱内有一个圆柱浮筒A，其重为 $G_A=4N$，底面积为 $S_1=0.02m^2$，高度为 $H=0.16m$。一个重力及厚度不计、面积为 $S_2=0.01m^2$的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为 $l=0.08m$的轻质细杆相连。初始时，A的一部分浸入水中，轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为 $\rho =1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，g取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求A所受浮力的大小 $F_{浮}$。

（2）求A浸入水的深度 $h_1$。

（3）开始注水后轻杆受力，且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时，B刚好被拉起使水箱排水，求此时杆对B的拉力大小F。

（4）水箱开始排水时，进水管停止注水。为增大一次的排水量，有人做如下改进：仅增大B的面积为 $S_2\text{'}=0.012m^2$。试通过计算说明该方案是否可行？若可行，算出一次的排水量。（水箱底面积 $S=0.22m^2$供选用）

小宸利用一个电池组，两只电流表（ $A_1$和 $A_2$），一个开关，一个阻值为 $R_0=15\Omega$的定值电阻和若干导线，来测量未知电阻 $R_x$的阻值，他设计好电路并正确操作，发现 $A_1$、 $A_2$的示数如图所示。

（1） $A_1$、 $A_2$的示数 $I_1$、 $I_2$分别是多少？

（2）在你不确定电路设计的情况下，请判断电阻 $R_x$可能的阻值为多少？

一辆汽车在 $1000N$的牵引力作用下做匀速直线运动， $60s$内行驶了 $600m$。求这个过程中：

（1）汽车的速度；

（2）汽车牵引力做的功；

（3）汽车牵引力做功的功率。

用电能驱动的电动汽车，方便了广大市民的绿色出行。某新型纯电动汽车说明书中有如下表格（g取 $10N/\mathit{kg}$）

装备质量	电池总电能	电池输出电压	续航里程
850kg	$40\mathit{kW}·h$	240V	360km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电

请根据表格中的参数解答以下几个问题。计算过程中：车上仅有司机1人，车与人总质量以900kg计；实际可利用的电能以电池总电能的80%计；忽略动力以外的电能消耗。

（1）当汽车以 $18m/s$的速度匀速行驶时，阻力刚好是车与人总重的0.02倍，那么此时的阻力是多少N？

（2）请通过计算判断，电池可利用的电能是否能让汽车以 $18m/s$的速度匀速完成续航里程？

（3）如果汽车匀速行驶时的阻力始终与速度的平方成正比，那么汽车以刚好能匀速完成续航里程的速度行驶时，电池的输出电流是多少A？

用天然气灶烧水时，把质量为 $2\mathit{kg}$、初温为20℃的水，加热到70℃，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为 $2.1\times {10}^{6}J$。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$。求：

（1）水吸收的热量是多少J？

（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？

生活中导线与插座连接时，有人会将直导线的裸露端直接插入接线孔，但更好的接法是先将导线裸露端折成“U型”再插入，如图所示。这种“U型”接法可以增大连接处的接触面积，会更安全。请你用学过的物理知识解释其中的道理。

阅读短文，回答问题。

一起向未来

2022年4月16日，圆梦天宫，英雄凯旋，在太空“出差”183天的中国航天员三人组平安返回地球。随着我国航天事业的不断发展，让普通人进入太空旅行的计划正在逐步实施，未来，会有更多的人实现上九天揽月的飞天梦。

太空中没有空气，人若暴露在太空中无法获得氧气，这种状态下 $10s$就会失去意识；太空中没有作用于身体的大气压，体液就会快速沸腾，从而使身体组织膨胀，体温降低而冻结；太空中处于真空状态，阳光直射下温度可高达 $120℃$，而在阴影处温度则会骤降至 $﹣150℃$；太空中还有速度极快的微小陨石，人体一旦碰到将造成极大伤害。

为实现太空旅行，人们不断研发各类宇航服，每一批新型宇航服的诞生都是人类技术的又一次巨大飞跃。可以想象，未来的宇航服将是个人太空旅行的宇宙飞船。

（1）太空中没有作用于人体的大气压，体液就会快速＿＿＿＿＿，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）沙克尔顿环形山位于月球南极，在山的边缘阴影区永无日照，保持着太阳系最低温的记录，请你推测这个最低温可能是＿＿＿＿＿ $℃$。

（3）假如，你穿着自己设计制作的宇航服，在星空中遨游、月球上漫步。你的宇航服应具备哪些功能？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（至少两点，答案合理即可）。

2022年6月5日10时44分，小明和小亮收看神舟十四号载人飞船发射升空的电视直播，直播信息是卫星通过＿＿＿＿＿波传递的。当飞船与火箭分离，进入预定轨道时，小亮突然问小明：“飞船与火箭分离，没有了推力，怎么还能继续运动？”从小亮提出的问题中可判断他所持有的观点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答案合理即可）。

如图所示，西汉时期的《淮南万毕术》中记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”请你用学过的光学知识判断“削冰令圆”就是把冰块制成＿＿＿＿＿镜，若要“火生”应把“艾”放在镜的＿＿＿＿＿位置。

“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中，准备的电学器材如下：电源（ $4.5V$）、电流表、电压表、滑动变阻器 $R$标有“ $30\Omega 1A$”、定值电阻（ $5\Omega 、10\Omega 、20\Omega 、30\Omega$）、开关、导线若干。

（1）“探究电流与电压的关系”实验

①某同学＿＿＿＿＿开关，按如图甲所示电路图连接实物。试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转，如图乙所示，则电路连接出现的错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片 $P$向＿＿＿＿＿（选填“左”或“右”）滑动，使电阻 $R_0$两端电压由 $1.5V$逐渐增大到 $2V、2.5V$，读出所对应的电流值。其中第二次电流表示数如图丙所示为＿＿＿＿＿ $A$。实验数据如表所示。

实验次序	1	2	3
U/V	1.5	2	2.5
I/A	0.15	△	0.25

③分析数据，得出结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成＿＿＿＿＿比。

④善于预习的小辉，分析表中数据可知该同学所用的定值电阻阻值为＿＿＿＿＿ $\Omega$。

（2）“探究电流与电阻的关系”实验

①将 $10\Omega$的定值电阻接入A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数为 $2V$，读出电流表示数。

②接下来用 $20\Omega$的电阻替换 $10\Omega$的电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数＿＿＿＿＿（选填“大于”、“小于”或“等于”） $2V$时，读出电流表示数。

③将实验器材中＿＿＿＿＿（选填“ $5\Omega$”或“ $30\Omega$”）定值电阻接入 $A、B$两点间，无论怎样移动滑片 $P$都无法完成实验。